DE10313984A1

DE10313984A1 - Method for producing an image converter with an X-ray converter layer

Info

Publication number: DE10313984A1
Application number: DE2003113984
Authority: DE
Inventors: Manfred Fuchs; Reiner Franz Dr. Schulz; Detlef Dr. Mattern
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 2003-03-27
Filing date: 2003-03-27
Publication date: 2004-10-28
Also published as: WO2004086414A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bildwandlers mit einer Röntgenkonverterschicht (4), bei dem das Material für die Röntgenkonverterschicht (4), beispielsweise nach Aufbringung der Röntgenkonverterschicht (4) auf einen Träger, einem Alterungsprozess unterworfen wird, wobei der Alterungsprozess noch im Rahmen des Herstellungsprozesses vorgenommen wird, wobei eine beschleunigte "Alterung" durchgeführt werden kann.The The invention relates to a method for producing an image converter with an x-ray converter layer (4) where the material for the x-ray converter layer (4), for example after application of the X-ray converter layer (4) a carrier, is subjected to an aging process, the aging process is still carried out as part of the manufacturing process, whereby accelerated "aging" can be carried out.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bildwandlers mit einer Röntgenkonverterschicht.The The invention relates to a method for producing an image converter with an x-ray converter layer.

Zum Nachweis von Röntgen- und Gammastrahlung werden verschiedene Arten von Röntgenkonverterschichten eingesetzt. Als Beispiele sind Szintillatoren mit einer spontanen Emission von Licht, Speicherleuchtstoffe mit einer photostimulierten Emission von Licht und Halbleiter oder Isolatoren mit einer Erzeugung von Elektron-Loch-Paaren bekannt, wie sie in "Digitale Detektorsysteme für die Projektionsradiographie" von R. F. Schulz, RöFo 2001, Band 173, Seiten 1137 bis 1146, beschrieben ist.To the Detection of x-ray and gamma radiation are different types of X-ray converter layers used. Examples are scintillators with a spontaneous Emission of light, storage phosphors with a photostimulated Emission of light and semiconductors or isolators with one generation of electron-hole pairs known, as described in "Digital Detector Systems for Projection Radiography" by R. F. Schulz, RöFo 2001, Volume 173, pages 1137 to 1146.

Diese Röntgenkonverterschichten, die aus Leuchtstofffolien oder Leuchtstoffplatten mit einem nadelförmigen Absorbermaterial bestehen können, lassen sich beispielsweise bei in der US 5,049,749 beschriebenen Systemen einsetzen. Solche Folien oder Platten können beispielsweise in der Radiographie oder Mammographie eingesetzt werden. Diese Bildwandler absorbieren hochenergetische Strahlung wie Röntgen- oder Gammastrahlung und emittieren niederenergetischere Strahlung, wie beispielsweise Infrarot-, UV-Strahlung oder sichtbares Licht. Die Emission erfolgt entweder spontan in einem Szintillator oder verzögert in einem Speicherleuchtstoff nach Anregung mit zumeist rotem Stimulationslicht. Als Materialien finden beispielsweise Alkalihalogenide mit entsprechenden Dotierstoffen Verwendung.These X-ray converter layers, which can consist of fluorescent films or fluorescent plates with a needle-shaped absorber material, can be used, for example, in the US 5,049,749 use the systems described. Such foils or plates can be used for example in radiography or mammography. These image converters absorb high-energy radiation such as X-rays or gamma radiation and emit lower-energy radiation, such as infrared, UV radiation or visible light. The emission is either spontaneous in a scintillator or delayed in a storage phosphor after excitation with mostly red stimulation light. For example, alkali halides with appropriate dopants are used as materials.

Diese Röntgenkonverterschichten sind wichtige Komponenten im gesamten Röntgendetektorsystem.This X-ray converter layers are important components in the entire X-ray detector system.

Naturgemäß werden diese Röntgenkonverterschichten während ihres Betriebs mit nennenswerter ionisierender Strahlung beaufschlagt, was zu bleibenden Strahlenschäden führen kann. Diese Strahlenschäden können sich auf unterschiedliche Art und Weise negativ auf die gewünschten Eigenschaften auswirken. So können sich die Empfindlichkeit durch Verringerung der Lichtausbeute beim Szintillator oder der Leckstrom einer Halbleiterschicht ändern.Become natural these x-ray converter layers while exposed to significant ionizing radiation during their operation, resulting in permanent radiation damage to lead can. This radiation damage can negatively affect the desired in different ways Properties. So can the sensitivity is reduced by reducing the light output Change the scintillator or the leakage current of a semiconductor layer.

Diese Änderungen von Eigenschaften während der erwarteten Lebensdauer sind unerwünscht, insbesondere wenn die Änderung dieser Eigenschaften so groß oder so inhomogen ist, dass die Qualität des Gesamtsystems dadurch verschlechtert wird.These changes of properties during The expected lifespan is undesirable, especially if the change of these properties as great or is so inhomogeneous that the quality of the overall system is affected is deteriorating.

Die Empfindlichkeitsänderungen beispielsweise bei Festkörperdetektoren können durch wiederholte Kalibriermessungen kompensiert werden, wie dies obengenanntem Aufsatz von R. F. Schulz zu entnehmen ist. Bei in Film-Folien-Systemen eingesetzten Verstärkungsfolien und bei Speicherleichtstoffen von Computed Radiography Systemen kann jedoch keine Kalibrierung durchgeführt werden.The sensitivity changes for example with solid state detectors can be compensated for by repeated calibration measurements like this the above-mentioned essay by R. F. Schulz. At in Reinforcing films used in film-film systems and for storage light-weight materials Computed radiography systems cannot perform calibration carried out become.

Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, ein Verfahren der eingangs genannten Art derart auszubilden, dass sich die Eigenschaften der Röntgenkonverterschichten während der erwarteten Lebensdauer nur wenig ändern, so dass man einen langzeitstabilen Röntgenkonverter erhält.The The invention is based on the object, a method of the aforementioned Type in such a way that the properties of the X-ray converter layers while change the expected life little, so that you have a long-term stable X-ray converter receives.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Material für die Röntgenkonverterschicht einem Alterungsprozess unterworfen wird. Dies kann dadurch erfolgen, dass nach Aufbringung der Röntgenkonverterschicht auf einem Träger die Röntgenkonverterschicht einem Alterungsprozess unterworfen wird, wobei der Alterungsprozess noch im Rahmen des Herstellungsprozesses vorgenommen wird, wobei eine beschleunigte "Alterung" durchgeführt werden kann.The The object is achieved in that the material for the x-ray converter layer is subjected to an aging process. This can be done that after applying the x-ray converter layer on a support the x-ray converter layer is subjected to an aging process, the aging process is still carried out as part of the manufacturing process, whereby accelerated "aging" can be carried out can.

Erfindungsgemäß kann der Alterungsprozess durch Anwendung von elektromagnetischer Strahlung durchgeführt werden.According to the Aging process through the use of electromagnetic radiation carried out become.

In vorteilhafter Weise kann die Röntgenkonverterschicht in der Strahlung bewegt, beispielsweise gedreht werden. Auch eine Bestrahlung der Röntgenkonverterschicht in einer kombinierten Translations- und Rotationsbewegung ist möglich.In The x-ray converter layer can advantageously in which radiation is moved, for example rotated. Also one Irradiation of the X-ray converter layer in a combined translation and rotation movement is possible.

Als elektromagnetische Strahlung können Röntgen-, Gammastrahlung oder ultraviolette (UV-)Strahlung verwendet werden bzw. elektromagnetische Wellen im infraroten oder sichtbaren Bereich zur Anwendung kommen.As electromagnetic radiation can be x-ray, Gamma radiation or ultraviolet (UV) radiation can be used or electromagnetic waves in the infrared or visible range come into use.

Auch eine Durchführung des Alterungsprozesses der Röntgenkonverterschicht durch eine Wärmebehandlung ist erfindungsgemäß möglich. Dabei kann die Röntgenkonverterschicht nach Erwärmung auf eine Temperatur T₀ mit einer Rate von ΔT/Δt ≥ 100 K/h abgekühlt werden.It is also possible according to the invention to carry out the aging process of the x-ray converter layer by means of a heat treatment. The X-ray converter layer can be cooled after heating to a temperature T ₀ at a rate of ΔT / Δt ≥ 100 K / h.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:The Invention is shown below with reference to the drawing Embodiments explained in more detail. It demonstrate:

1 den Verlauf des Leckstroms in Abhängigkeit von der akkumulierten, applizierten Dosis, 1 the course of the leakage current as a function of the accumulated, applied dose,

2 den Verlauf der Empfindlichkeit in Abhängigkeit von der akkumulierten, applizierten Dosis, 2 the course of the sensitivity depending on the accumulated, applied dose,

3 eine Anordnung zur beschleunigten Alterung mit einem Röntgenstrahler, 3 an arrangement for accelerated aging with an X-ray source,

4 eine alternative Anordnung zur beschleunigten Alterung mit einem Röntgenstrahler, 4 an alternative arrangement for accelerated aging with an X-ray tube,

5 eine Anordnung zur beschleunigten Alterung mit einer UV-Strahlenquelle und 5 an arrangement for accelerated aging with a UV radiation source and

6 eine Kurve zur Veranschaulichung einer Wärmebehandlung zur beschleunigten Alterung. 6 a curve illustrating a heat treatment for accelerated aging.

Bei einigen Konverterschichten kann man während einer ersten Phase 1 eine stärkere Veränderung von Eigenschaften beobachten, während in einer zweiten Phase 2 – nach einer Art "Sättigung" – diese Eigenschaften sich nur noch langsam oder gar nicht mehr ändern.at some converter layers can be used during a first phase 1 a stronger one change of properties while watching in a second phase 2 - after a kind of "saturation" - these properties themselves change slowly or not at all.

Derartige Beispiele sind in den 1 und 2 dargestellt. In der 1 ist beispielsweise der Leckstrom I einer bekannten Röntgenkonverterschicht über der akkumulierten Dosis D aufgetragen. Innerhalb der Phase 1 steigt der Leckstrom I stark an, während er in der Phase 2 nur noch geringe Änderungen aufweist.Such examples are in the 1 and 2 shown. In the 1 For example, the leakage current I of a known X-ray converter layer is plotted over the accumulated dose D. Leakage current I rises sharply in phase 1, while phase 2 shows only minor changes.

In der 2 ist die Abhängigkeit der Empfindlichkeit einer weiteren bekannten Röntgenkonverterschicht von der akkumulierten, applizierten Dosis D dargestellt. Dort sieht man einen starken Abfall der Empfindlichkeit in der Phase 1, während in der Phase 2 die Steigung betragsmäßig erheblich geringer ist.In the 2 the dependence of the sensitivity of another known X-ray converter layer on the accumulated, applied dose D is shown. There you can see a sharp drop in sensitivity in phase 1, while in phase 2 the amount is considerably smaller.

Ebenso unerwünscht wäre eine deutliche Zunahme der Empfindlichkeit, da die Empfindlichkeitszunahme normalerweise über die Schichtfläche verteilt nicht homogen ist. Die Randbereiche sind mehr der Direktstrahlung ausgesetzt, weshalb die akkumulierte Dosis dort am höchsten ist.As well undesirable would be a significant increase in sensitivity because of the increase in sensitivity usually about distributed the layer area is not homogeneous. The edge areas are more of direct radiation exposed, which is why the accumulated dose is highest there.

Zur Beseitigung dieser unerwünschten Änderungen wird nun eine beschleunigte "Alterung" der Röntgenkonverterschichten noch im Rahmen des Herstellungsprozesses vorgenommen, das heißt bevor der Endnutzer das System in Betrieb nimmt.to Eliminate these unwanted changes is now an accelerated "aging" of the X-ray converter layers still carried out as part of the manufacturing process, that is before the end user puts the system into operation.

Dadurch entfällt das Durchlaufen der Phase 1 im Betrieb. Es ist sichergestellt, dass die betrachteten Eigenschaften sich während des Betriebes durch den Nutzer wenig oder gar nicht ändern, wie dies im Falle der Phase 2 zutreffend ist.Thereby deleted going through phase 1 in operation. It is ensured that the properties under consideration differ during operation Change users little or not at all, as is the case in phase 2.

Die beschleunigte Alterung kann durch Anwendung von elektromagnetischer Strahlung wie Röntgen- oder Gammastrahlung, aber auch durch elektromagnetische Wellen im infraroten oder sichtbaren Bereich durchgeführt werden.The accelerated aging can be achieved by applying electromagnetic Radiation like x-ray or gamma radiation, but also by electromagnetic waves in the infrared or visible range.

In der 3 ist eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens zur beschleunigten Alterung mit einer Röntgeneinrichtung dargestellt, bei der der Röntgenstrahler 1 von der Anode 2 ein Röntgenstrahlenbündel 3 aussendet, das eine Konverterschicht 4 belichtet. Durch Blenden 5 wird das Röntgenstrahlenbündel 3 begrenzt.In the 3 an arrangement for carrying out the method for accelerated aging with an X-ray device is shown, in which the X-ray emitter 1 from the anode 2 an x-ray beam 3 sends out a converter layer 4 exposed. Through blinds 5 becomes the X-ray beam 3 limited.

Dabei ist es vorteilhaft, zur Minimierung der Bestrahlungsdauer den Abstand 6 zwischen Konverterschicht 4 und Anode 2 zu minimieren. Weiter ist es vorteilhaft, die Konverterschicht zu bewegen, da sich sonst wegen des Heel-Effektes, eine inhomogene Abstrahlcharakteristik, eine unerwünscht inhomogene beschleunigte Alterung der Röntgenkonverterschicht 4 ergeben würde. Am einfachsten ist die Bewegung durch eine Drehung der Konverterschicht 4 um eine Drehachse 7 zu realisieren. Aber auch kombinierte Translations- und Rotationsbewegungen sind möglich.It is advantageous to minimize the duration of the irradiation 6 between converter layer 4 and anode 2 to minimize. It is also advantageous to move the converter layer, because otherwise the Heel effect, an inhomogeneous radiation characteristic, an undesirably inhomogeneous accelerated aging of the X-ray converter layer 4 would result. The easiest way to do this is to rotate the converter layer 4 about an axis of rotation 7 to realize. Combined translation and rotation movements are also possible.

In einer weiteren in 5 dargestellten Ausführungsform ist der Röntgenstrahler 1 um einen Winkel α gekippt und die Blende 5 ist entsprechend weiter geöffnet. Dadurch wird eine weitere Reduzierung des Abstandes 6 möglich. Durch das Neigen des Röntgenstrahlers 1 und Aufmachen der Blende 5 kann man mehr von der emittierten Energie nutzen.In another in 5 The embodiment shown is the X-ray source 1 tilted by an angle α and the aperture 5 is accordingly opened further. This will further reduce the distance 6 possible. By tilting the X-ray tube 1 and opening the aperture 5 you can use more of the emitted energy.

Besonders vorteilhaft kann die Verwendung von ultravioletter (UV-) Strahlung sein, weil im Gegensatz zu Röntgen- und Gammastrahlung Quellen für UV-Strahlung leicht zu bekommen sind und mit wenig Aufwand betrieben werden können. So wird bei spielsweise keine Bleiabschirmung benötigt. Trotzdem reichen die Energie der UV-Lichtquanten und die praktisch erreichbaren Intensitäten aus, um die beschleunigte Alterung in relativ kurzer Zeit durchführen zu können. Auch ist eine homogene Bestrahlung leicht zu bewerkstelligen. Eine derartige Ausführungsform zur Durchführung des Verfahrens ist in der 6 dargestellt. Die von einer UV-Quelle 8 ausgehende UV-Strahlung 9 belichtet die Röntgenkonverterschicht 5 in gewünschter Weise.The use of ultraviolet (UV) radiation can be particularly advantageous because, in contrast to X-ray and gamma radiation, sources of UV radiation are easy to obtain and can be operated with little effort. For example, no lead shielding is required. Nevertheless, the energy of the UV light quanta and the practically achievable intensities are sufficient to be able to carry out the accelerated aging in a relatively short time. Homogeneous radiation is also easy to achieve. Such an embodiment for performing the method is in the 6 shown. That from a UV source 8th outgoing UV radiation 9 exposes the X-ray converter layer 5 in the desired way.

Die beschleunigte Alterung kann auch durch geeignete Wärmebehandlung durchgeführt werden. Beispielsweise wird die Röntgenkonverterschicht 5 auf eine erhöhte Temperatur T₀ gebracht und dort für eine Zeit t=t₀ gehalten, wie dies anhand der 3 näher dargestellt ist. Wenn die Temperatur T für die Schicht hoch genug gewählt ist, stellt sich im Gefüge der Schicht ein Zustand ein, der einem Strahlenschaden entspricht. Die Zeit t₀ kann auch gegen Null gehen, d.h. direkt nach Erreichen der Temperatur T₀ wird die Schicht wieder auf Zimmertemperatur T_Zi abgekühlt.The accelerated aging can also be carried out by suitable heat treatment. For example, the x-ray converter layer 5 brought to an elevated temperature T ₀ and held there for a time t = t ₀ , as is shown by the 3 is shown in more detail. If the temperature T is chosen high enough for the layer, a state arises in the structure of the layer which corresponds to radiation damage. The time t ₀ can also approach zero, ie immediately after the temperature T _{0 has been reached} , the layer is cooled again to the room temperature T _Zi .

In einer speziellen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Röntgenkonverterschicht 5 mit einer Rate ΔT/Δt ≥ 100 K/h (Kelvin/Stunde) so schnell auf Zimmertemperatur T_Zi gebracht, dass die Abkühlzeit nicht groß genug ist für ein "Ausheilen" der beschleunigten Alterung durch Diffusionsprozesse.In a special embodiment of the method according to the invention, the X-ray con verterschicht 5 brought to room temperature T _Zi at a rate ΔT / Δt ≥ 100 K / h (Kelvin / hour) so quickly that the cooling time is not long enough for the accelerated aging to “heal” through diffusion processes.

Claims

Method for producing an image converter with an X-ray converter layer ( 4 ), characterized in that the material for the X-ray converter layer ( 4 ) is subjected to an aging process.

A method according to claim 1, characterized in that after the application of the X-ray converter layer ( 4 ) the X-ray converter layer on a carrier ( 4 ) is subjected to an aging process.

A method according to claim 1 or 2, characterized in that that the aging process is still part of the manufacturing process is made.

Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that that accelerated "aging" is carried out.

Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the aging process by using electromagnetic radiation ( 3 . 9 ) is carried out.

A method according to claim 5, characterized in that the X-ray converter layer ( 4 ) in radiation ( 3 . 9 ) is moved.

A method according to claim 6, characterized in that the X-ray converter layer ( 4 ) is rotated.

A method according to claim 6, characterized in that the X-ray converter layer ( 4 ) is irradiated in a combined translational and rotational movement.

Method according to one of claims 5 to 8, characterized in that X-ray or gamma radiation ( 3 ) is used.

Method according to one of claims 5 to 8, characterized in that that electromagnetic waves in the infrared or visible range come into use.

Method according to one of Claims 5 to 8, characterized in that ultraviolet (UV) radiation ( 9 ) is used.

Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the aging process of the X-ray converter layer ( 4 ) is carried out by a heat treatment.

A method according to claim 12, characterized in that the X-ray converter layer ( 4 ) is cooled at a rate of ΔT / Δt ≥ 100 K / h.